Бакелит

редактировать
Ранняя форма пластика

Бакелит
3-D структура Bakelite.png
Идентификаторы
Номер CAS
3D-модель (JSmol )
ChemSpider
  • нет
УЛЫБКИ
Свойства
Химическая формула (C6H6O · CH 2O)n
Молярная масса Переменная
Внешний видКоричневое твердое вещество
Плотность 1,3 г / см
Теплопроводность 0,2 Вт / (м · К)
Показатель преломления (nD)1,63
Термохимия
Тепло емкость (C)0,92 кДж / (кг · K)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F ], 100 кПа).
Ссылки в инфобоксе

Бакелит (; иногда пишется Baekelite ) или полиоксибензилметиленгликольангидрид был первым пластиком, изготовленным из м синтетических компонентов. Это термореактивная фенолформальдегидная смола, образованная в результате реакции конденсации фенола с формальдегидом. Он был разработан бельгийско-американским химиком Лео Бэкеландом в Йонкерсе, Нью-Йорк, в 1907 году.

Бакелит был запатентован 7 декабря 1909 года. синтетический пластик был революционным благодаря своим электрическим непроводящим и термостойким свойствам в электрических изоляторах, корпусах для радио- и телефонных аппаратов, а также в таких разнообразных продуктах, как кухонная утварь, украшения, стержни для труб, детские игрушки и огнестрельное оружие.

В последние годы «ретро » привлекательность старых бакелитовых изделий сделало их предметом коллекционирования.

Бакелит был обозначен Национальным историческим химическим памятником на 9 ноября 1993 г. Американским химическим обществом в знак признания его важности как первого в мире синтетического пластика.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Синтез
    • 2.1 Формование прессованием
    • 2.2 Фенольный лист
  • 3 Свойства
  • 4 Области применения и области применения
  • 5 Коллективный статус
  • 6 Патенты
  • 7 Подобные пластмассы
  • 8 См. Также
  • 9 Ссылки
  • 10 Внешние ссылки

История

Бэкеланд уже был богат благодаря своему изобретению фотобумаги Velox, когда он начал исследовать реакции фенола и формальдегида. в своей домашней лаборатории. Химики начали понимать, что многие природные смолы и волокна были полимерами. Первоначальное намерение Бэкеланда состояло в том, чтобы найти замену шеллаку, материалу в ограниченном количестве, поскольку он был получен естественным путем из выделений лаковых насекомых (в частности, Kerria lacca ). Бэкеланд произвел растворимый фенолформальдегидный шеллак под названием «Новолак», но он не имел успеха на рынке.

Бэкеланд затем начал эксперименты по укреплению древесины путем пропитки ее синтетической смолой, а не покрытия. Контролируя давление и температуру, применяемые к фенолу и формальдегиду, Бэкеланд получил твердый формовочный материал, который он назвал «бакелитом» в честь себя. Это был первый произведенный синтетический термореактивный пластик, и Бэкеланд размышлял о «тысяче и одном… изделиях», для изготовления которых он может быть использован. Бэкеланд рассмотрел возможности использования широкого спектра наполнителей, включая хлопок, порошкообразную бронзу и сланцевую пыль, но наиболее успешно использовал древесину и асбестовые волокна.

Бэкеланд подал значительное количество патентов в этой области. Бакелит, его «метод производства нерастворимых продуктов из фенола и формальдегида», был подан 13 июля 1907 года и предоставлен 7 декабря 1909 года. Бэкеланд также подал заявку на патентную защиту в других странах, включая Бельгию, Канаду, Данию, Венгрию, Япония, Мексика, Россия и Испания. Он объявил о своем изобретении на собрании Американского химического общества 5 февраля 1909 года.

Первый полукоммерческий бакелайзер из лаборатории Бэкеланда, 1935 год

Бэкеланд начал полукоммерческое производство своего новый материал в его домашней лаборатории, продвигающий его как материал для электрических изоляторов. К 1910 году он производил достаточно материала, чтобы оправдать расширение. Он основал General Bakelite Company как американскую компанию для производства и продажи своего нового промышленного материала. Он также установил зарубежные связи для производства материалов в других странах.

Бийкер подробно рассказывает о развитии бакелита и производстве бакелитовой компании различных материалов. С 1911 года основным направлением деятельности компании был лак для ламинирования, объем продаж которого значительно превосходил показатели как формовочных материалов, так и литьевых смол. К 1912 году формовочный материал набирал популярность, но объем его продаж для компании не превышал объем продаж ламинированного лака до 1930-х годов.

Как показывают данные о продажах, компания «Бакелит» производила «прозрачную» литьевую смолу (без наполнителя) для небольшого постоянного рынка в 1910-х и 1920-х годах. Блоки или стержни из литой смолы, также известной как «искусственный янтарь», обрабатывались и вырезались для создания таких предметов, как стержни трубок, мундштуки для сигарет и ювелирные изделия. Однако спрос на формованные пластмассы привел к тому, что бакелитовая компания сконцентрировалась на формовании, а не на литых твердых смолах.

Корпорация Бакелит была образована в 1922 году после патентного разбирательства в пользу Бэкеланда в результате слияния трех компаний. : Генеральная бакелитовая компания Бэкеланда; Компания Condensite, основанная Дж. У. Эйлсворт; и Redmanol Chemical Products Company, основанная Лоуренсом В. Редманом. Под руководством директора по рекламе и связям с общественностью Аллана Брауна, который пришел в бакелит из компании Condensite, бакелит агрессивно продавался как «материал тысячи применений». Подача заявки на товарный знак с буквой B над математическим символом бесконечности была подана 25 августа 1925 года, и утверждалось, что этот знак использовался с 1 декабря 1924 года. в заявках на их товарные знаки были перечислены различные применения.

Таблица цветов бакелитовых «драгоценных» красок (литьевая смола или «прозрачный материал»), 1924 г.

Первый выпуск журнала Plastics, октябрь 1925 г., содержал бакелит на своей обложке, и включал статью Аллана Брауна «Бакелит - что это такое». Доступный диапазон цветов включал «черный, коричневый, красный, желтый, зеленый, серый, синий и смеси двух или более из них». В статье подчеркивается, что бакелит бывает разных форм. «Бакелит производится в нескольких формах для удовлетворения различных требований. Во всех этих формах фундаментальной основой является исходная бакелитовая смола. Это разнообразие включает прозрачный материал для ювелирных изделий, изделий для курящих и т.д.; цемент, используемый для герметизации электрических лампочек в металлические основы; лаки для пропитки электрических катушек и т.д.; лаки для защиты поверхности оборудования; эмали для нанесения резистивного покрытия на промышленное оборудование; многослойный бакелит, используемый для бесшумных передач и изоляции; и формовочный материал, из которого формируются Бесчисленные полезные и красивые изделия. Формовочный материал обычно получают путем пропитки целлюлозных веществ исходной «неотвержденной» смолой ». В отчете 1925 года Тарифная комиссия Соединенных Штатов Америки приветствовала коммерческое производство синтетической фенольной смолы как «явно американское достижение» и отметила, что «публикация цифр, однако, будет фактическим раскрытием продукции отдельной компании»..

В Англии компания Bakelite Limited - слияние трех британских поставщиков фенолформальдегидной смолы (Damard Lacquer Company Limited из Бирмингем, Mouldensite Limited из Дарли Дейла и Redmanol Chemical Products Company из Лондон ), была образована в 1926 году. Новая бакелитовая фабрика открылась в Тайсли, Бирмингем, около 1928 года. Она была снесена в 1998 году.

Новая фабрика открылась в Баунд-Брук, Нью-Джерси, в 1931 году.

В 1939 году компании были приобретены Union Carbide and Carbon Corporation. В 2005 году бизнес по производству фенольных смол Union Carbide, включая зарегистрированные торговые марки Bakelite и Bakelit, был передан Hexion Inc. 1 апреля 2019 года Hexion подала заявление о банкротстве по главе 11.

В дополнение к оригинальному бакелиту эти компании в конечном итоге произвели широкий спектр других продуктов, многие из которых продавались под торговой маркой «Бакелитовые пластмассы». Сюда входили другие типы литых фенольных смол, подобных Catalin, и карбамидоформальдегидные смолы, которые могли быть более ярких цветов, чем полиоксибензилметиленгликольангидрид.

Когда в 1927 году истек срок действия патентов Бекеланда на тепло и давление, Корпорация Бакелит столкнулась с серьезной конкуренцией со стороны других компаний. Поскольку формованный бакелит содержал наполнители, чтобы придать ему прочность, его, как правило, делали в скрывающих темных тонах. В 1927 году бусы, браслеты и серьги были произведены компанией Catalin с помощью другого процесса, который позволил им представить 15 новых цветов. Полупрозрачные украшения, фишки для покера и другие изделия из фенольных смол были представлены в 1930-х или 1940-х годах компанией Catalin под маркой Prystal. Создание мраморных фенольных смол также можно отнести к компании Catalin.

Синтез

Внешнее видео
значок видео «Изготовление бакелитовой пластмассы», NileRed

Изготовление бакелита было многоступенчатым процессом. Он начался с нагревания фенола и формальдегида в присутствии катализатора, такого как соляная кислота, хлорид цинка или щелочной аммиак. Это привело к образованию жидкого продукта конденсации, называемого бакелитом А, который был растворим в спирте, ацетоне или дополнительном феноле. При дальнейшем нагревании продукт становился частично растворимым, и его можно было смягчить под действием тепла. Продолжительное нагревание привело к «нерастворимой твердой жевательной резинке». Однако высокие температуры, необходимые для его создания, имели тенденцию вызывать сильное вспенивание смеси, в результате чего охлажденный материал становился пористым и ломким. Новаторский шаг Бэкеланда заключался в том, чтобы поместить свой «последний продукт конденсации» в «Бакелайзер» в форме яйца. Нагревая его под давлением примерно до 150 ° C (300 ° F), Бэкеланд смог подавить вспенивание, которое в противном случае могло бы произойти. Полученное в результате вещество было чрезвычайно твердым и одновременно неплавким и нерастворимым.

Компрессия формование

Искры двигателя внутреннего сгорания распределитель ротор из бакелита

Формованный бакелит образуется в результате реакции конденсации фенола и формальдегида с древесной мукой или асбестовым волокном в качестве наполнителя под высоким давлением и высокой температурой в временные рамки в несколько минут лечения. В результате получается твердый пластичный материал.

Процесс формования бакелита имел ряд преимуществ. Бакелитовая смола может поставляться либо в виде порошка, либо в виде предварительно отформованных частично отвержденных заготовок, увеличивая скорость литья. Термореактивные смолы, такие как бакелит, требовали тепла и давления во время цикла формования, но их можно было удалить из процесса формования без охлаждения, что опять же ускоряет процесс формования. Кроме того, из-за полученной гладкой полированной поверхности предметы из бакелита требовали меньшей отделки. Миллионы деталей можно было дублировать быстро и относительно дешево.

Фенольный лист

Другим рынком бакелитовой смолы было создание фенольных листовых материалов. Фенольный лист - это твердый, плотный материал, изготовленный путем приложения тепла и давления к слоям бумаги или стеклоткани, пропитанным синтетической смолой. Бумага, хлопчатобумажные ткани, синтетические ткани, стеклоткани и нетканые материалы - все это возможные материалы, используемые при ламинировании. При приложении тепла и давления полимеризация преобразует слои в термореактивный промышленный ламинированный пластик.

Бакелитовый фенольный лист производится во многих товарных сортах и ​​с различными добавками для удовлетворения разнообразные механические, электрические и тепловые требования. Вот некоторые распространенные типы:

  • армированная бумагой NEMA XX в соответствии с MIL-I-24768 PBG. Нормальные электрические условия, умеренная механическая прочность, постоянная рабочая температура 250 ° F (120 ° C).
  • Армированный холст NEMA C согласно MIL-I-24768 ТИП FBM NEMA CE согласно MIL- I-24768 ТИП FBG. Хорошая механическая и ударная вязкость при постоянной рабочей температуре 250 ° F (120 ° C).
  • Армированное льняное полотно NEMA L в соответствии с MIL-I-24768 TYPE FBI NEMA LE в соответствии с MIL-I-24768 TYPE FEI. Хорошая механическая и электрическая прочность. Рекомендуется для сложных высокопрочных деталей. Непрерывная рабочая температура 250 ° F (120 ° C).
  • NEMA N-1, армированный нейлоном, в соответствии с MIL-I-24768 TYPE NPG. Превосходные электрические свойства во влажных условиях, устойчивость к грибкам, постоянная рабочая температура 160 ° F (70 ° C).

Свойства

Телефон Ericsson Bakelite, c. 1931 Бакелитовый нож для открывания писем ок. 1920 Бакелитовое радио в музее бакелита

Бакелит обладает рядом важных свойств. Его можно формовать очень быстро, что сокращает время изготовления. Молдинги гладкие, сохраняют форму и устойчивы к нагреванию, царапинам и разрушающим растворителям. Он также устойчив к электричеству и ценится за низкую проводимость. Он не эластичен.

Продукты из фенольной смолы могут немного разбухать в условиях экстремальной влажности или постоянной сырости. При натирании или прижигании бакелит имеет характерный резкий, тошнотворно-сладкий или рыбный запах.

Области применения и использование

Старый тумблерный переключатель, сделанный из бакелита

Характеристики бакелита сделали его особенно подходящим в качестве формовочная смесь, клей или связующее, лак и защитное покрытие. Бакелит был особенно подходящим для развивающейся электротехнической и автомобильной промышленности из-за его чрезвычайно высокой устойчивости к электричеству, теплу и химическому воздействию.

Самым ранним коммерческим использованием бакелита в электротехнической промышленности было формование крошечных изоляционных втулок, изготовлен в 1908 году для Weston Electrical Instrument Corporation Ричардом Сибери из Boonton Rubber Company. Вскоре бакелит использовался для изготовления непроводящих частей телефонов, радиоприемников и других электрических устройств, включая основания и гнезда для лампочек и электронных ламп (вакуумных трубок), опоры для любых типов электрических компонентов, крышки автомобильных распределителей и другие изоляторы. К 1912 году из него делали бильярдные шары, так как его эластичность и звук, который он издавал, были подобны слоновой кости.

Во время Первой мировой войны бакелит широко использовался, особенно в электрических системах. Важные проекты включали в себя самолетный двигатель Liberty, беспроводной телефон и радиотелефон, а также использование микарта-бакелитовых винтов в бомбардировщике NBS-1 и самолете DH-4B..

Доступность, легкость и скорость формования бакелита помогли снизить затраты и повысить доступность продукции, так что телефоны и радио стали обычными бытовыми товарами. Это также было очень важно для развивающейся автомобильной промышленности. Вскоре он был обнаружен во множестве других потребительских товаров, начиная от стержней и кнопок для трубок и заканчивая мундштуками для саксофонов, фотоаппаратами, ранними пулеметами и кожухами для бытовых приборов. Бакелит также очень широко использовался для изготовления формованных рукояток (прикладов) пистолетов, пистолетов-пулеметов и пулеметов, а также для изготовления многочисленных рукояток ножей и «весов» в первой половине 20 века.

Начиная с 1920-х годов он стал популярным материалом для изготовления украшений. Дизайнер Коко Шанель включила бакелитовые браслеты в свои коллекции бижутерии. Такие дизайнеры, как Эльза Скиапарелли использовали его для украшений, а также для специально разработанных пуговиц на платьях. Позже Диана Вриланд, редактор Vogue, с энтузиазмом относилась к бакелиту. Бакелит также использовался для изготовления презентационных коробок для часов Breitling . Такие дизайнеры ювелирных изделий, как и другие, до сих пор используют старинные бакелитовые материалы для изготовления дизайнерских украшений.

К 1930 году дизайнер Пол Т. Франкл считал бакелит «Материей Нова», «выражением нашего времени». К 1930-м годам бакелит использовался для изготовления таких игровых фигур, как шахматные фигуры, фишки для покера, домино и наборы маджонг. Кухонная посуда, сделанная из бакелита, в том числе канистры и столовая посуда, получила признание за ее устойчивость к нагреванию и образованию сколов. В середине 1930-х годов Northland выпустила на рынок линию лыж с черной базой «эбонит», покрытой бакелитом. К 1935 году он использовался в твердотельных электрогитарах. Такие исполнители, как Джерри Берд любили тон бакелитовых гитар, но считали, что их трудно поддерживать в гармонии.

Британский детский конструктор Bayko, выпущенный в 1933 году, первоначально использовала бакелит для многих своих частей и получила свое название от материала.

Во время Второй мировой войны бакелит использовался в разнообразном военном оборудовании, включая очки пилотов и полевые телефоны. Его также использовали для изготовления патриотических украшений военного времени. В 1943 году термореактивная фенольная смола даже рассматривалась для производства монет из-за нехватки традиционного материала. Бакелит и другие неметаллические материалы были протестированы на предмет использования для монеты в один цент в США до того, как Монетный двор остановился на оцинкованной стали.

во время Второй мировой войны. Бакелитовые пуговицы были частью британской униформы. Иногда их изменяли для выживания, уклонения, сопротивления и побега в случае захвата. «После введения BD (Battle Dress). MI9 был вынужден адаптироваться к вызову: было разработано несколько различных решений компаса, как скрытых, так и явных. К ним относятся бакелитовые пуговицы, используемые как в армии ( коричневого цвета) и форма RAF (черная) BD ».

В 1947 году голландский подделыватель произведений искусства Хан ван Меегерен был осужден за подделку документов после того, как химик и куратор Пол Б. Корманс доказал, что якобы Вермеер содержал бакелит, который ван Меегерен использовал в качестве отвердителя краски.

Бакелит иногда использовался в журналах в качестве заменителя металла., пистолетная рукоятка, цевье, рукоятка и приклад огнестрельного оружия. АКМ и некоторые ранние АК-74 винтовки часто ошибочно идентифицируются как использующие бакелит, но большинство из них были изготовлены из него.

К концу 1940-х годов на смену пришли новые материалы. Бакелит во многих областях. Фенолы сегодня реже используются в обычных потребительских товарах из-за их стоимости и сложности производства, а также их хрупкости. Они все еще используются в некоторых приложениях, где требуются их особые свойства, например, в небольших компонентах прецизионной формы, формованных цилиндрах дисковых тормозов, ручках кастрюль, электрических вилках, переключателях и деталях для электрических утюгов, а также в области недорогих плат и столешниц. игры производятся в Китае, Гонконге и Индии. Такие предметы, как бильярдные шары, домино и фигурки для настольных игр, таких как шахматы, шашки и нарды, изготовлены из бакелита из-за его внешнего вида, прочности, тонкой полировки, веса и звука. Обычные игральные кости иногда делают из бакелита для веса и прочности, но большинство из них сделано из термопластичного полимера, такого как акрилонитрилбутадиенстирол (ABS). Бакелит по-прежнему используется для изоляции проводов, тормозных колодок и связанных с ними автомобильных компонентов, а также в промышленных электрических приложениях. Бакелитовая масса до сих пор производится и производится в виде листов, стержней и трубок для промышленного применения в электронной, энергетической и аэрокосмической отраслях, а также под различными коммерческими торговыми марками.

Фенольные смолы широко используются в абляционной абляционной очистке. тепловые экраны. Советские теплозащитные экраны для боеголовок межконтинентальных баллистических ракет и космических кораблей состояли из текстолита асбеста, пропитанного бакелитом. Бакелит также используется для изготовления металлических образцов в металлографии.

Коллекционный статус

Бакелитовые изделия, особенно ювелирные изделия и радиоприемники, стали популярными коллекционными предметами. Термин «бакелит» иногда используется на вторичном рынке для обозначения различных типов ранних пластиков, включая каталин и фатуран, которые могут быть ярко окрашены, а также предметы, сделанные из бакелитового материала.

Патенты

Ведомство США по патентам и товарным знакам выдало Бекеланду патент на «Способ получения нерастворимых продуктов из фенола и формальдегида» 7 декабря 1909 года. твердые, компактные, нерастворимые и неплавкие продукты конденсации фенолов и формальдегида положили начало современной индустрии пластмасс.

Подобные пластики

  • Каталин также был фенольной смолой, подобной бакелиту, но содержал другие минералы. наполнители, которые позволяли получать светлые цвета.
  • Конденситы - это аналогичные термореактивные материалы, имеющие примерно такие же свойства, характеристики и применение.
  • Crystalate был одним из первых пластиков.
  • Faturan фенольная смола, также похожая на бакелит, которая со временем становится красной, независимо от ее оригинальный цвет.
  • Galalith - это ранний пластик, полученный из молочных продуктов.
  • Micarta - ранняя композитная изоляционная пластина, в которой в качестве связующего вещества использовался бакелит. Он был разработан в 1910 году компанией Westinghouse Elec. Mfg Co.
  • Novotext - торговая марка хлопковой текстильной и фенольной смолы.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с бакелитом.
Искать бакелит в Wiktionary, бесплатном словаре.
Последняя правка сделана 2021-05-11 07:29:41
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте